Kullanıcı tercihlerine dayalı insan-döngüsünde yürürken ekzoskeleton desteğinin ayarlanması

İnsanların Daha Az Eforla Yürümesine Yardımcı Olmak

Kulaklığınızın sesini ayarlamak kadar kolay bir şekilde giyilebilir bir yürüyüş yardım cihazını ayarlayabildiğinizi hayal edin. Bu çalışma, insanların karmaşık laboratuvar aletleri yerine kendi hislerine dayanarak, onlara iyi hissettiren ve daha az enerji harcatan bir biçimde yürümelerine yardımcı olacak şekilde robotik bir kalça cihazını hızla “öğrete”bileceklerini araştırıyor.

Kalçalarda Bir Robot Yardımcı

Araştırmacılar, yürürken bacak hareketlerine yardımcı olan kalçalara yerleştirilmiş motorları olan hafif bir iskelet olan bir kalça ekzoskeletonu kullandılar. Cihazın ne zaman itme veya çekme yapması gerektiğini mühendislerin önceden programlaması yerine ekip, her yürüyene küçük bir el kumandası verdi. Bu kumandayla ekzoskeletonun yön değiştirdiği veya en güçlü desteğini verdiği yürüyüş döngüsündeki dört kilit anı kaydırabiliyorlardı. Önlerindeki ekranda, yaptıkları değişikliklerin hissettirdikleri desteği nasıl etkilediğini görmeleri için yardım deseninin basit eğrileri gösteriliyordu.

Kullanıcıların Kendi Desteklerini Ayarlamasına İzin Vermek

Yürüme sorunu olmayan on bir yetişkin katıldı. Kısa bir alışma döneminin ardından her katılımcı ekzoskeletonla yürüdü ve kontrol cihazını kullanarak farklı yardım desenlerini keşfetti. Katılımcılardan olasılıkların tüm aralığını araştırmaları ve en iyi hissettiren ve çabayı azalttığına inandıkları desene karar vermeleri istendi. Sabit bir zaman sınırı yoktu. Ortalama olarak katılımcılar yaklaşık otuz farklı ayar denedi ve tercih ettikleri yardım şeklini bulduklarına karar vermeleri yaklaşık on bir dakika sürdü. İlginç biçimde, neredeyse her zaman aynı anda yalnızca bir zamanlamayı değiştirdiler; bu, rastgele deneme-yanılmadan ziyade dikkatli, adım adım bir arama olduğunu gösteriyor.

Ağır Matematiğe Gerek Olmadan Enerji Tasarrufu

Yürüme yapanlar yalnızca kendi hislerine dayansalar da, seçimleri ölçülebilir enerji tasarrufu sağladı. Ekzoskeleton kişinin tercih ettiği zamanlama desenini kullandığında, cihaz faydalı tork sağlamayan aynı cihazla kıyaslandığında yürümenin enerji maliyeti yaklaşık %17 azaldı. Cihazın kendi ek ağırlığı da göz önüne alındığında, bu hâlâ onsuz yürümeye kıyasla kayda değer bir azalma anlamına geliyordu. Araştırmacılar daha sonra dört zamanlamanın her birini adım döngüsünde daha erken veya daha geç olacak şekilde zorladılar. Bu kaymalar, oldukça büyük oldukları durumlarda bile enerji tasarruflarını neredeyse değiştirmedi; bu da kullanıcı tarafından seçilen desenlerin yalnızca etkili değil, aynı zamanda küçük zamanlama hatalarına karşı hoşgörülü olduğunu gösteriyor.

Kullanıcı İçin Kontrol Hâlâ Nasıl Hissettiriyor

Enerji kullanımının ötesinde ekip, ekzoskeletonu kullanmanın insanların kendi hareketleri üzerindeki kontrol duygusunu nasıl etkilediğini bilmek istedi. Cihaz ya sıfır yardım modunda ya da kullanıcı tarafından ayarlanmış yardım deseninde olacak şekilde yürüdükten sonra katılımcılar, hareketi ne ölçüde kendilerinin yarattığına dair ifadeleri puanladılar. Beklendiği gibi, cihaz aktif olarak yardım etmediğinde insanlar kendilerini daha çok kontrol ediyormuş gibi hissettiler. Ancak kısmi yardımda bile puanlar belirgin şekilde düştü; bu, cihazın itme ve çekişlerinin yürüyüşçülerin hareketlerine olan sahiplenme deneyimini değiştirdiğini gösteriyor. Bu, gelecekteki tasarımların fiziksel faydaları hareketin ne kadar doğal hissettirdiğiyle dengelemesi gerektiğini düşündürüyor.

Bu Yaklaşımın Önemi

Bu çalışma, kullanıcıların hisleriyle bir kalça ekzoskeletonunu ayarlamasına izin vermenin, laboratuvar odaklı daha zaman alıcı yöntemlere benzer düzeylerde enerji maliyetini hızlıca azaltan kişiselleştirilmiş yürüyüş desteği üretebileceğini gösteriyor. Tercih edilen ayarlar kişiden kişiye geniş ölçüde farklılık gösterdi; bu da tek beden herkese uymaz bir program yerine bireysel ayarın gerekliliğini vurguluyor. Yöntem hızlı ve hantal ölçüm ekipmanı gerektirmediğinden, ekzoskeletonları daha yaşlı yetişkinler, rehabilitasyon hastaları ve günlük hayatta bu tür cihazları kullanan kişiler için daha pratik kılabilir. Bulgular ayrıca kullanıcı geri bildirimi ile akıllı algoritmaları birleştiren, sadece vücuda değil her kişinin nasıl hareket etmek istediğine de uyum sağlayan yürüyüş yardımcılarına doğru ilerleyen sistemlere işaret ediyor.

Atıf: Schäfer, N., Zhao, G., Li, B. et al. User preference-based human-in-the-loop tuning of exoskeleton assistance during walking. npj Biomed. Innov. 3, 32 (2026). https://doi.org/10.1038/s44385-026-00085-7

Anahtar kelimeler: kalça ekzoskeletonu, yürüme desteği, kullanıcı ayarlaması, insan döngüsü, metabolik maliyet